山东望儿山断裂河东—上庄段控矿构造性质与演化.pdf

成矿规律 与找矿方 法 矿物岩石地球化学通报 Bu lle t in o f M in e r a lo g y， P e t r o lo g y a n d Ge o ch e mis t r y Vo 1 3 3 No 5， S e p ，2 01 4 山东望儿 山断裂河 东一 上庄段控矿构 造性质与演化 刘庚寅 ， 阚靖 ， 杨斌 ， 王慧 。 ， 曾旭 ， 高凤 ， 梁琴琴 ， 王玉双。 ， 阎复传。 1 中南大学 有色金属成矿预测教育部重点实验室 ， 地球科 学与信息 物理学 院， 长沙 4 1 0 0 8 3 ； 2 湖南省地质调查院 ， 长沙4 1 0 0 1 1 ； 3 山东招金集团 ， 山东 招 远 2 6 5 4 0 0 摘 要 ： 为厘清胶东金矿矿集 区控矿断裂性质及 其演化 历史 ， 本文 以焦家 断裂带 的次 级断裂 望儿 山断裂为 研究对 象， 在 宏观地质调查基础上 ， 通过含 矿节理统计与共轭节理 判别 ， 恢复 出测 区成矿前和 成矿期 的构造 应力场。该断裂是 河东金矿 和 上庄金矿 的主要容矿 断裂 ， 走 向北东， 倾 向北西 ， 局部与玲 珑型花 岗岩和 郭家岭型花 岗闪长岩接触 带复合。节理统计 显示， 与 主 断裂 带成小角度相交或近平行 的节理往往充填有黄铁矿 ， 通过 含矿共 轭剪节理 恢复 的河东 与上庄 矿 区成矿期 主压 应力 方 向分别为 2 7 7 。 1 3 。 和 2 9 1 。 2 1 。 ， 即望儿 山断裂在成矿期呈逆 断层性质 ； 河东矿 区的一组共轭 剪节理 恢复的主压 应力 方 向为 1 8 8 。 2 。 ， 指示望儿 山断裂 曾发生过左行平移运动， 这 与焦家 断裂 带形成 的地质 背景相 吻合 ， 指示为成矿 前断裂性质 。对望儿 山断裂旁侧 次级断裂性质分析和产状测量以及 wi n T e n s o r 软件分析 结果 表 明， 望儿 山断裂在 成矿后受 到 9 9 。 6 3 。 方 向主压 应力作 用， 断裂呈拉张性质 。 关键词 ： 控矿构造 ； 应力场 ； 金矿 ； 山东 中图分类号 ： P 6 1 1 ； P 6 1 8 5 1 文献标志码： A 文章编号 ： 1 0 0 7 2 8 O 2 ( 2 O 1 4 ) O 5 0 7 4 2 - 0 5 d o i： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 2 8 0 2 2 0 1 4 0 5 0 2 0 Or e - Co n t r olling St r u ct ur e Cha r a ct e r a n d Ev o lu t io n o f t he W a ng e r s h a n Fa u lt in t he He do ng - Sh a ng z hu a n g Re g io n， Sh a nd o ng Pr o v ince LI U Ge n g y in ，KAN J in g ，YANG B in ，W ANG Hu i ，Z ENG Xu ，GAO F e n g ， LI ANG Qin q in ，W ANG Yu s h u a n g 。 ，YAN Fu ch u a n 。 1 Ke y L a b o r a t o r y o f Me t a llo g e n ic P r e d ict io n o f No n f e r r o u s Me t a ls ， Min is t r y o f E d u ca t io n ， C e n t r a l S o u t h U n i v e r s i t y， S ch o o l o f G e o s cie n ce s a n d I n f o P h y s ics ， C e n t r a l S o u t h U n iv e r s i t y，C h a n g s h a 4 1 0 0 8 3 ， C h in a ； 2 Hu n a n I n s t it u t e o f G e o l o g ica l S u r v e y，C h a n g s h a 4 1 0 0 1 1 ，Ch in a； 3 S h a n d o n g Zh a o j in Gr o u p Co r p o r a t io n，Z h a o y u a n ， S h a n d o n g 2 6 5 4 0 0，C h i n a A b s t r a ct ： Th e W a n g e r s h a n F a u l t ，s t r i k in g NE a n d clip p i n g NW ，i s t h e s e co n d a r y f a u l t o f t h e J i a o j i a f a u lt z o n e a n d t he h o s t s t r uct u r e i n t he He d o n g a n d S h a n g z h u a n g g o ld d e p o s it s The r e a r e s o me co i nci d e n ce s b e t we e n t h e Wa n g e r s h a n f a u lt a n d t h e co n t a ct o f Gu o j ia l in g g r a n o d i o r i t e a n d L i n g l o n g g r a n it e Th e o r e v e i n s a r e o f f s e t t i n g la i n p r o p h y r e in d ica t i n g t h a t t h e v e in s we r e h o s t e d in a r e v e r s e f a u lt J o in t s s t a t i s t i cs r e v e a le d t h a t j o i n t s i n t e r s e ct e d t h e ma in f a u lt wi t h e i t h e r s ma ll a n g le s o r p a r a ll e l e d we r e o f t e n f i lle d wit h p y r i t e Di r e ct io n s o f t h e ma x i mu m p r i nci p a l co mpr e s s iv e s t r e s s i n t h e min e r a l iz a t i o n p e r i o d we r e 2 7 7 。 1 3 。a nd 2 91 。 21 。r e s p e ct i v e l y in t h e He d o n g d e p o s i t a n d in t h e S h a n g z h u a n g d e p o s it Acco r d in g t o t h e co n j u g a t e s h e a r j o i n t s f il le d wi t h o r e v e in s ，i t S i n d ica t e s t h a t t h e W a n g e r s h a n f a u lt wa s a r e v e r s e f a ul t i n t h e min e r a li z a t io n p e r io d An o t h e r d ir e ct io n o f t h e ma x imu m p r in ci p a l co m p r e s s iv e s t r e s s wa s 1 8 8 。 2 。in t h e He d o n g d e p o s it ，in d i ca t in g t ha t t h e W a n g e r s ha n f a u lt o ccu r r e d le f t l a t e r a l h o r i z o n t a l d is p la ce me n t b e f o r e mi n e r a li z a t io n a n d a cco r d e d wit h t h e g e o lo g i ca I b a ck g r o u n d o f f o r min g t h e J ia o j i a f a u lt z o n e Dir e ct i o n o f t h e ma x i mu m p r in ci p a l co mp r e s s iv e s t r e s s a f t e r min e r a l iz a t i o n wa s 9 9 。 6 3 。a cco r d in g t o f e a t u r e a n d a t t it u d e in f o r ma t i o n o f t h e s e co n d a r y f a u l t clo s e t o t h e W a n g e r s ha n f a u lt a n d t he W i n Te n s o r s o f t ，s h o win g t h a t t h e W a n g e r s h a n f a u lt wa s a t e n s i o n a l f a u lt a f t e r mi n e r a li z a t io n Ke y wo r d s ： o r e co n t r oll in g s t r u ct u r e；s t r e s s f i e l d；g o ld d e p o s it ；Sh a n d o u g Pr o v i nce 收稿 日期 ：2 0 1 4 0 4 2 6收到， O 6 一 O 1改 回 基金项 目： 国家科技支撑计划资助项 目( 2 0 0 6 B AB 0 1 B 0 7 ) ； 9 7 3 计划前期研究专项课题( 2 0 0 7 C B 4 1 6 6 0 8 ) 第一作 者简介 ： 刘庚寅( 1 9 8 7 一) ， 男 ， 硕士研究生 ， 研究 方向： 构造地质学研究E ma i l： 5 9 5 2 2 3 6 3 9 q q co m *通讯作 者简介 ： 杨斌( 1 9 6 6 一) ， 男 ， 博士 ， 副教授 ， 研究方 向： 矿床学 、 成矿预测学E ma i l： 9 0 3 7 5 5 5 6 2 q q e o m 矿物岩石地球化学通报 关于 胶东 金矿 集 区控矿 断 裂性质 及其 演化 历史 有多 种不 同认 识 。邓 军 等 ( 1 9 9 5 ； 1 9 9 6 ) 提 出胶 东西 北 部地 区成矿 期 构 造 主 压应 力 方 位 为 北 西一 南 东 方 向。赵伦山等 ( 1 9 9 6 ) 认为郯庐大断裂的次级断裂为 胶 东金矿 导矿 构造 ， 晚燕 山期 区域 右 行 走 滑 断 裂 活 动产 生 的 浅 部 张 剪 裂 隙 为 容 矿 构 造 。 刘 建 明 等 ( 2 0 0 】 ) 和 叶杰 等 ( 2 0 0 2 ) 提 出胶 东 地 区北 东一 北 北 东 向控 矿断 裂带 形成 与演 化 与燕 山期造 山运 动有 密切 关 系 ， 并 与郯庐 断 裂强 烈左行 走 滑 、 区域构 造应 力场 强烈 引张 的地 质背 景有 关 。张连 昌等 ( 2 0 0 2 ) 提 出焦 家 断裂 主成 矿期 主要 受右行 走 滑构造 应 力环境 。李 厚 民等 ( 2 0 0 2 ) 将焦 家 金矿 田成 矿期 构造 演化 分为成 矿初 期韧 性剪 切 活动 、 主成 矿 期 张 剪 性 构 造 活 动及 压剪 性构 造 活动 和 成矿 后 张性 构 造 活动 4个 阶段 。 徐 贵忠 等 ( 2 0 0 1 ， 2 0 0 2 ) 认 为 焦家 断 裂及 整 个 胶 西 北 矿集 区断裂 在燕 山期 存 在 3期 活 动 ： 第 1次 是 伴 随 郯庐断裂带的大规模左旋平移 ， 发生压扭性活动 ； 第 2次 是伴 随郯 庐 断 裂 带 的拉 张 活 动 ( 裂 谷 作用 ) ， 发 生 张扭性 活 动 ， 相 继 产 生 大规 模 岩 浆 作 用 和 金 成 矿 作用 ； 第 3次 是 成 矿 作 用 之 后 发 生 的压 扭 性 活 动 。 陈衍 景 等( 1 9 9 8 ； 2 0 0 4 ； 2 0 0 9 ) 认 为 中生代 华北 与华 南 古 板块 的碰 撞造 山作 用是 导致 胶东 矿集 区形 成 的主 导 闪素 ， 其 中最 强烈 的 成 矿 作用 发 生在 碰 撞 造 山 过 程 的挤压 向伸展 转变 期 。周铸 ( 2 O 1 2 ) 对 望儿 山金 矿 进 行 了构造 应力 场 数 值模 拟 ， 提 出 其成 矿 过 程 大 致 经 历 了 2期 ， 早 期表 现为 压性 ， 其 主压应 力方 位是 北 西 两 南东 东 向 ， 而 晚 期 表 现 为 右 行 张 剪 ， 其 主 压 应 力 方 向应 为南西一 北东 向 。 本 次构 造研 究 的对 象是望 儿 山断裂 上 庄河 东 段 。在 宏观 地质 调 查 基 础上 ， 通 过 含 矿节 理 统 计 与 共 轭节 理判 别 ， 恢 复 出测 区成 矿 前 和成 矿 期 的构 造 应 力 场 。并 通 过对 主断 裂旁侧 次 级断 裂性 质分 析及 产 状 测量 ， 利 用 W i n Te n s o r软 件 验 证 了成 矿 期 构 造 应力 场 ， 并判 别 出成矿后 构 造应 力场 。 1 矿 区地质简况 望儿 山 断 裂 属 焦 家 断 裂 带 的 次 级 断 裂 。在 河 东 一上庄段 ， 焦家断裂带 由北西至 南东依 次可分 为 焦 家断裂 、 东 庄子断 裂、 侯 家断裂和 望儿 山断裂 ( 图 1 ) 。 望儿 山断 裂走 向 长约 1 0 k m。该 断 裂与 焦 家 断 裂在 平 面上呈 小角 度相 交 。望 儿山 断裂 大致沿 郭 家 岭 型花 岗闪长 岩 与玲 珑 型 花 岗 岩接 触带 分 布 ， 总 体 走 向北 东 。 倾 向北 西 ， 倾 角 3 5 5 5 。 ， 具 较 明显 的 分 枝 复合 特征 ， 断 裂 蚀 变 破 碎 带 发 育 ， 蚀 变 破 碎 带 宽 3 5 1 0 0 m 7 4 3 研究 区 内岩浆 岩 广 布 ， 岩 性 主要 为郭 家 岭 型花 岗 闪长岩 和玲珑 黑 云 母 花 岗岩 ， 玲珑 黑 云母 花 岗 岩 中可 见残 留 的胶 东群 变 质 岩 。研 究 区 内岩脉 发 育 ， 主要 有煌 斑岩 和 闪长玢 岩岩 脉 。 Q l 第 四 系 l y f花 岗 闪 长 岩 l 7 7 f玲 珑 花 岗 岩 l A r g I 胶 东 群 变 质 岩 l l断 裂 l l黄 铁 绢 英 岩 蚀 变 回 金 矿 床 圆 断 层 破 碎 带 囫 构 造 研 艇 图 1 望 儿 山断 裂 地 质 简 图 Fig 1 Ge olo gica l s ke t ch of t h e W a ng e r s h a n f a u lt 河东 上庄 段金 矿体 主要 赋存 于望 儿 山断 裂 主 断裂面两侧 0 4 0 m 宽度范 围的黄铁绢英岩及黄 铁 绢 英岩 化花 岗 闪长岩 内 。 2 节理统计特征 与构造应力场恢复 本次研 究 范 围 包 括 河 东 与 上 庄 2个 矿 区 ( 图 1 ) ， 研 究对 象 为坑道 中观察 到的 断裂和 节理 。 对 2个矿 区分 别 开 展 了节理 统 计 ， 统 计 对 象 均 为充 填物 中含 黄铁 矿 的节 理 。这些 节理 形成 于成矿 期或 成矿 前 。节理 统计 结果 见 图 2和 图 3 。 上庄 矿 区主要 发 育 北 西倾 向含 矿 节 理 ， 表 明 与 望儿 山断裂成 小角 度相 交或 者平 行 的节 理 含矿性 较 好 。节理 等 密图显 示 上庄矿 区存 在几个 含 矿节理 集 中区 ， 主要走 向为 北东 向。 河 东矿 区含矿 节 理 在 多 个方 向都 有 发 育 ， 其 中 北 西倾 向最发育 ， 显示与望儿山断裂成小角度相交 7 4 4 W 刘庚寅等 山东望儿山断裂河东 上庄段控矿 构造性质与演化 1 8 0 0 5 1 0条 O 1 8 0 0 3 6条 ( 上庄金矿 ； ( b ) 河东金矿 图 2 望儿 L 【 I 断裂节理倾 向玫瑰花图 F i g 2 Ro s e d i a g r a m o f j o i n t o f t h e Wa n g e r s h a n f a u l t N b E W 口0 四2 5 曰5 7 5 圈1 0 圆1 2 5 _l5 N 0 ， ( a ) 上 庄 金 矿 ； ( b ) 河 东金 矿 图 3节理等密图 F ig 3 J o in t is o in t e n s it y d ia g r a m 或平 行 的节理 含 矿性较 好 。从 图 3中可 以看 出河 东 矿 区存 在多组 含 矿 节理 集 中 区 ， 主要 走 向为 北 东 向 和北 北 东 向 ， 次 为北西 向。 上 庄 矿 区发 育 一 组 共 轭 节 理 ， 产 状 为 2 9 5 。 4 5 。 ， 1 2 0 。 1 3 。 。对 其进 行应 力恢 复得 到最 大 主压 应 力 ( o ) 方 向 为 2 9 1 。 2 1 。 。河 东 矿 区发 育 2组 含 矿 共轭 节理 ( 表 1 ) ， 应 力 场 恢 复 得 到 的最 大 主 压 应 力 ( d ) 方 向分 别 是 1 8 8 。 2 。 和 2 7 7 。 1 3 。 。 表 1 共轭节 理与构造应力场恢复望儿 山断裂 T a b l e l Th e co n j u g a t e s h e a r j o i n t s a n d t h e r e co v e r y of t e ct o nic s t r e s s f ie ld of t h e W a ng e r s ha n f a u lt S E 口0 口1 口2 囫3 圈5 圆6 一7 在河 东矿 区 一3 0 0 m 中段 的采 场 中 ， 见 有 煌 斑 岩 脉被含 矿 断裂错 断现 象 ( 图 4 ) 。该 断裂 距 离 主断 裂较 近 ( 约 3 0 m) ， 空 间上 与 望 儿 山 断裂 关 系密 切 ， 推断其为望儿山断裂次级断裂。断裂从采场底板至 顶 板都 有延 伸 ， 且 未 见 消 失 。在 断 裂面 上 分 布着 黄 铁 矿 、 方 铅矿 等 多金 属 硫 化 物 。根据 煌 斑 岩 脉 被错 断的位 移情 况 ， 可 判 断该 断 裂 为逆 断 层 。 已有 研 究 表明胶 东地 区煌 斑岩 脉活 动在时 间和 空间上 与成 矿 关系密切( 刘粲等 ， 2 0 0 5 ) ， 而本次发现的煌斑岩脉应 属 于 成矿前期 的 ， 后 期 的错 断 运 动应 为成 矿 期 的构 造 活动 。此 外 该断裂 离 主 断 裂很 近 ， 且 有 一 定 的规 模 ， 能从 一定 程度 上 反应 主 断 裂 成矿 时 期 的 构造 活 动 ， 因此 ， 最 大 主 压 应 力 方 向 为 2 9 1 。 2 1 。 和 2 7 7 。 1 3 。 的应 力场 为成矿 期应力 场 。 河 东矿 区还发 现一期 近南 北 向和近水 平方 向的 主压 应力 作用 ， 指示 望 儿 山断 裂 曾发 生 一期 左 行 平 移 运 动 。 而 早期 焦 家 断裂 形成 的 背景 与 郯庐 大 断裂 矿物岩石地球化学通报 花 岗 闪 长 岩 岩 圜煌 斑 岩 脉 三 二 含 矿 断 裂 图 4 河东矿区含矿断裂错断煌斑岩现象素描 图 Fig 4 The dr a wing of t h e o r e b e a r in g f a u lt of f s e t t ing la mpr o phy r e in t he He d ong mine 在 燕 山期发 生左 行走 滑运 动有 关 ， 因此 推 断该 应 力 场 为成 矿前 应 力场 。 3 主断裂 旁侧次级 断裂分析 与构造应 力场恢复 上庄 与河 东矿 区 主断裂 旁侧 还发育 充 填有方 解 石脉的次级断裂， 方解石脉表面有显著擦痕和阶步 ， 可 以判断 断 裂性质 。部 分充 填有 方解 石脉 的断 裂 中 ( a ) N 7 2 4 。 21 4 4。 8 7 3 7 。 7 4 5 还 见有早 期形 成 的黄铁 矿 、 绢云母 等 ， 而充填 黄铁 矿 的断裂 往往 受到后 期 构 造 运 动 的强 烈 影 响 ， 在 充填 物 表面 多被 磨成镜 面状 ， 很 少见到 擦 痕和阶步 。 上 庄 与河东金 矿 成 矿 阶段 主要 可 分 为金一 石 英一 黄铁矿 阶段 、 金一 石 英一 多 金 属硫 化 物 阶段 和 石英 一 碳 酸盐 阶段 。方解石 大量 形 成 于 成矿 晚期 阶 段 ， 而在 其后发 生 的构造运 动 代表 了成矿 后运 动 。 根 据 断层 面上 的擦 痕 和 阶 步 信息 ， 可 以判 断 出 断层的性质。再根据断层产状、 擦痕侧伏 角及侧伏 向信 息 ， 即可进 行 构 造应 力 场恢 复 。具体 应 用 的是 D e lv a u x所 开 发 的 win Te n s o r软 件 ( D e lv a u x D， 2 0 03； 2 01 0 )。 实 际恢 复的应 力 场 有 2期 ， 一期 为 成 矿期 形 成 的 断层 ， 该 组 断层充 填物 中 以方解石 为 主 ， 见有 早期 形成 的黄 铁矿 、 绢 云 母 等 ， 断层 性 质 一 般 为逆 断 层 。 从 图 5 可 知成 矿期 主压 应力 为近东 西 向 。最大 主压 应力方向为 7 7 。 2 4 。 ( 图 5 ) 。与利用共轭含矿节理 恢 复的成矿期 应力 场 可 以对 比。另一 期断 层 为成 矿 后期形 成 ， 充填物 为方解 石 ， 断层性 质一 般为正 断层 ， 应 力恢 复得到 的最 大主压 应 力方 向为 9 9 。 6 3 。 ， 即最 大主压应 力为接 近垂直方 向 ， 而 其他两应 力方 向为近 水平 判断这一时期断裂主要表现为正断层性质。 0 ： 9 9 6 3。 O ： 3 3 2 l 7 。 O ： 2 3 5 2 O。 ( a ) 成 矿期应力场 ； ( b ) 成矿后应力场 图 5 望儿 山断裂应力场恢 复 The r e co v e r y o f s t r e s s f ie ld of t h e W a nge r s h a n f a n lt 望儿 山断裂 在成矿前后不 同时期的应力 场 ， 也在 一定 程度上反应 了整个胶东金矿 田成矿构造演化特 征 。 通过 上述 分析 可知 ， 望 儿 山断 裂 成 经 历 了 多期 构造 运 动 。成 矿 前 期 望 儿 山 断 裂 发 生 左 行 平 移 运 动， 最大主压应力 向为 1 8 8 。 2 。 。成 矿期该 断裂呈 逆断 层性 质 ， 最 大 主压 应 力 方 向为 近东 西 向 。成矿 后断 裂呈 拉 张 性 质 ， 最 大 主 压 应 力 方 向 9 9 。 6 3 。 。 其 中含 矿断 裂 穿切并错 断先期 形成 的煌斑 岩 脉 的现 象 ， 是判断 成矿期断 裂构造性质 的关键依据 之一 。而 参考 文献 ( R e f e r e n ce s ) ： De 1 v a u x DSp e r n e r B 2 0 0 3 S t r e s s t e n s o r inv e r s io n f r o m f a u lt k i n e ma t ic in d ic a t o r s a n d f o ca l me ch a n is m d a t a ： Th e TENS 0R p r o g r a ms A I n ：Ni e u wl a n d D，e d Ne w i n s i g h t s i n t o s t r u c t u r a l i n t e r p r e t a t io n a n d mo d e l li n g ) c3 Ge o l o g i ca l S o ci e t y ， L on d on，Sp e cia l Pu b lica t io n s 2 l2：7 5 1 0 0 De lv a u x D ，B a r t h A 2 01 0 Af r ica n s t r e s s p a t t e r n f r o m f o r ma 1 in一 5 g F 沦 讨 74 6 刘庚寅等 山东望儿 山断裂河东一上庄段控矿构造性质与演化 v e r s io n o f f o ca l me ch a n is m d a t a： I